CN101702869B - 由无覆铜的绝缘基板直接制作线路板的方法 - Google Patents
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Abstract
一种由无覆铜的绝缘基板直接制作线路板的方法，该方法包括：a、在绝缘基板上按设计的电子线路的孔位钻孔；b、将钻孔后的绝缘基板表面粗化后进行全板沉薄铜或沉厚铜处理，使铜沉积于基板表面及孔壁上；c、将沉薄铜后的板进行全板电镀铜处理，使基板表面及孔壁的铜层加厚到所要求的厚度；d、在电镀铜或沉厚铜后的镀铜板上印制导电图形，完成线路板的制作。本发明的方法无须在绝缘基板上覆铜，即可由绝缘基板制作出符合规范的印刷线路板，因而可大幅节约金属铜，并可有效改善镀孔的电性能，增强镀层结合力，提高印刷线路板的品质，降低生产成本。
Description
【技术领域】
本发明涉及印刷线路板(PCB)，特别是涉及一种无须在绝缘基板上覆铜，因而可显著节约金属铜，避免浪费，并可改善镀孔的电性能，增强镀层结合力的由无覆铜的绝缘基板直接制作线路板的方法。
【背景技术】
印刷线路板(PCB)作为电子工业的基础材料而被广泛的运用。小到电子手表、计算器、个人电脑，大到计算机，通讯设备，医疗设备以及航天或军工设备，只要有集成电路等电子元器件，它们之间的电气互连都要用到PCB。印刷线路板是通过在绝缘基材上设置电子元器件之间电气连接的导电图形而形成，其制造工艺较为复杂。
人们知道，PCB制造技术的诞生和发展已有几十年的历史。尽管PCB上的导电图形的印制技术不断发展，工艺不断更新，但就PCB的绝缘基材而言并无任何质的变化。长期以来，印制线路板几乎都是以表面粘结有铜箔的覆铜板作为基材，并通过一系列工艺将导电图形印制在该基材上而制成。在PCB的技术发展过程中，人们只将注意力集中在导电图形的印制工艺上，而将传统的覆铜绝缘基板视为制作PCB的唯一的选择，使得因覆铜绝缘基板的广泛和大量的使用而导致了金属铜的大量的浪费。这是因为，在PCB板上，导电图形仅占线路板面积的一小部分，在其制作过程中，大部分面积(非导电图形部分)的覆铜在蚀刻形成线路时都被腐蚀掉了，而这种浪费并非是必须的。
另一方面，传统的印制线路板由于本身覆有铜箔层，而孔是后开的，使得电镀后线路板上孔的镀铜厚度与线路板表面的铜的厚度具有较大的差异。此外，由于传统的印制线路板的覆铜板是由铜箔和绝缘基材经高压压合而成，在线路板制作过程中，常会因处理不当而造成铜箔起泡和脱落，造成废品或影响产品质量。
【发明内容】
本发明旨在解决上述问题，而提供一种无须在绝缘基板上覆铜，即可由绝缘基板制作出符合规范的印刷线路板，因而可大幅节约金属铜，并可有效改善镀孔的电性能，增强镀层结合力，提高印刷线路板的品质，降低生产成本的由无覆铜的绝缘基板直接制作线路板的方法。
为实现上述目的，本发明提供一种由无覆铜的绝缘基板直接制作线路板的方法，该方法包括：
a、在绝缘基板上按设计的电子线路的孔位钻孔；
b、将钻孔后的绝缘基板表面粗化后进行全板沉薄铜处理，使铜沉积于基板表面及孔壁上；
c、将沉铜后的板进行全板电镀铜处理，使基板表面及孔壁的铜层加厚到所要求的厚度；
d、在电镀铜后的镀铜板上印制导电图形，完成线路板的制作。
所述的绝缘基板为可制作线路板的无覆铜板，更具体地说，绝缘基板为环氧树脂玻璃布基板、塑料板、酚醛树脂板、纸基板中的一种。
步骤b中，沉薄铜的铜层厚度为0.3～0.5微米。
步骤d中，所述的印制导电图形的工艺为常规工艺中的任一种。
在本发明的另一方案中，由无覆铜的绝缘基板直接制作线路板的方法包括：
e、在绝缘基板上按设计的电子线路的孔位钻孔；
f、将钻孔后的绝缘基板表面粗化后进行全板沉厚铜处理，使铜沉积于基板表面及孔壁上；
g、在沉厚铜后的镀铜板上印制导电图形，完成线路板的制作。
所述的绝缘基板为可制作线路板的无覆铜板，更具体地说，绝缘基板为环氧树脂玻璃布基板、塑料板、酚醛树脂板、纸基板中的一种。
步骤f中，沉厚铜的铜层厚度为1.0～1.5微米。
步骤g中，所述的印制导电图形的工艺为常规工艺中的任一种。
本发明的贡献在于，它有效解决了长期沿用的通过覆铜绝缘基板制作印刷线路板所存在的问题。本发明的方法将传统的由覆铜绝缘基板制作印刷线路板改为直接由绝缘基板制作印刷线路板，因此可节约大量的覆铜所用的金属铜材料，预计全国每年可节约铜箔十万吨左右，而且可使镀孔获得与线路板表面厚度接近的镀层，因而可有效改善镀孔的电性能，增强镀层与绝缘基板的结合力，提高印刷线路板的品质。覆铜所用的金属铜材料的节省也直接导致了生产成本的降低，并减少了铜资源的消耗及浪费。
【具体实施方式】
本发明的由无覆铜的绝缘基板直接制作线路板的方法包括如下步骤：
a、在绝缘基板上按用户要求编制的程序通过数控钻床钻孔，其中，本发明中所述绝缘基板为可制作线路板的无覆铜板，更具体地说，绝缘基板为环氧树脂玻璃布基板、塑料板、酚醛树脂板、纸基板中的一种。
b、将钻孔后的绝缘基板进行表面粗化，即使表面变得粗糙，然后进行全板沉薄铜处理，沉薄铜的铜层厚度为0.3～1.5微米，通过沉铜使铜沉积于基板表面及孔壁上，并与绝缘基板之间具有良好的结合力。
c、将沉铜后的板通过公知的电镀工艺进行全板电镀铜处理，使基板表面及孔壁的铜层加厚到所要求的厚度，并使基板表面的铜厚度与镀孔表面的铜厚度基本相同，电镀处理后，线路板两面的电路被导通；
d、在电镀铜后的镀铜板上印制导电图形，完成线路板的制作。
在本发明的另一方案中，由无覆铜的绝缘基板直接制作线路板的方法包括如下步骤：
e、在绝缘基板上按用户要求编制的程序通过数控钻床钻孔，其中，本发明中所述绝缘基板为可制作线路板的无覆铜板，更具体地说，绝缘基板为环氧树脂玻璃布基板、塑料板、酚醛树脂板、纸基板中的一种。
f、将钻孔后的绝缘基板表面粗化后进行全板沉厚铜处理，沉厚铜的铜层厚度为1.0～1.5微米，通过沉厚铜使铜沉积于基板表面及孔壁上，并与绝缘基板之间具有良好的结合力。
g、在沉厚铜后的镀铜板上印制导电图形，完成线路板的制作。
上述两方案中的步骤d和步骤g为导电图形的印制工艺，其可采用任何印刷线路板的制作工艺，包括广泛使用的常规工艺和申请人在200810066955.1、200910105371.5及200910301511.6号发明专利申请中提供的方法，步骤d的具体方法通过如下实施例加以说明：
实施例d1
1、在镀铜后的线路板上贴一层干膜，所述干膜为水溶性干膜，它是一种感旋光性聚合物，可商购获得。贴膜后将制作的正片贴到干膜上，该正片为仅含有用户要求的线路图形的所有需焊接部位及金属孔的焊盘及金属孔焊盘的感光正片。贴有正片的线路板经曝光和显影处理后形成一次线路，显露出线路图形的所有需焊接部位及金属孔的铜面。
2、对线路图形进行检查后，在所有需焊接部位及金属孔的铜面上先电镀镍，然后电镀金。其中，镀镍是作为金层与铜层之间的屏障，防止铜的迁移。镍液则是镍含量高而镀层应力极低的氨基磺酸镍(Nickel SulfamateNi(NiH2SO3)2)。镀金用的金为金盐(Potassium Gold Cyanide金氰化钾，简称PGC)。电镀镍、金后用NaOH或KOH溶液退膜，将不需要焊接部位的覆盖膜退除。由于电镀镍、金的受镀面积减少了40～60％左右，因此大大减少了镍和金的用量。
3、在退膜后的线路板上全覆盖湿膜，该湿膜为液态感光油墨。然后将制作的负片贴到湿膜上，该负片为含有所有用户线路图形的感光负片。贴有负片的线路板经曝光和显影后形成二次线路，显露出所有非线路图形部分的铜面。
4、对线路进行检查后用常规蚀刻方法蚀刻，把非线路部分，即非导体部分的铜溶蚀掉，而保留线路部分，然后进行退膜和蚀检；
5、为了消除铜面氧化，并对线路进行微蚀，以有效保证阻焊油墨与板面及金属面的结合，本方法设置了去氧化步骤，即对蚀检后的线路板在制作阻焊前进行去氧化处理，以去除铜面的氧化物，具体地说，去氧化处理是用双氧水、冰醋酸与清水的混合液进行处理。混合液中，双氧水的体积百分比含量为0.1～0.3％，冰醋酸的体积百分比含量为4～5％，余量为清水。处理时，将线路板浸入双氧水与清水的混合液中，线路板不能露出液面，浸泡约10～30秒钟后取出。
6、去氧化处理后，经常规的阻焊、曝光、显影、印制元件符号及形状加工等步骤制成仅在需焊接部位及金属孔部位电镍、金的线路板。
实施例d2
1、在沉铜后或沉铜后曾电镀过一次薄铜的线路板上涂覆一层抗电镀覆盖膜，具体地说，该抗电镀覆盖膜为湿膜(即液态感光油墨)、黑油膜、UV线路油膜或干膜(即干性感光薄膜)，它们均有成熟产品可供选用，本例中，抗电镀覆盖膜为湿膜。
涂覆湿膜后，将制作的正片贴到湿膜上，该正片为仅含有用户要求的线路图形的所有、金属孔及金属孔焊盘的感光正片。贴有正片的线路板经曝光和显影处理后形成一次线路，显露出线路图形的所有金属孔的铜面，所有需电镀的面积仅占整个线路图形的10％左右。
2、对线路图形进行检查后，对显露出线路图形的所有金属孔的孔壁及孔环电镀铜、镍，铜、镍作为孔镀层的结构组成部分，而其中的镍层则作为抗蚀层，保护电镀层不被蚀刻掉。电镀铜、镍后用NAOH溶液将覆盖膜退除。由于镍层作为线路板的构成部分无需退去，同时，受镀面积减少90％，因此大大减少了铜的用量。
3、在退膜后的线路板上全覆盖一层抗蚀刻覆盖膜，与步骤一中的抗电镀覆盖膜略有不同的是，该覆盖膜为湿膜、黑油膜、蓝油膜或干膜，本例中，抗蚀刻覆盖膜为湿膜。然后将制作的负片贴到湿膜上，所述负片为含有所有用户线路图形的感光负片。贴有负片的线路板经曝光和显影后形成二次线路，显露出所有非线路图形部分的铜面。
4、对线路进行检查后用常规蚀刻方法蚀刻，把非线路部分，即非导体部分的铜溶掉，而保留线路部分，然后进行退膜和蚀检。
5、经常规的阻焊、曝光、显影、印刷元件符号以及镀锡或防氧化处理(OSP)、外形加工等步骤制成线路板成品。
实施例d3
1、在沉铜后或曾电镀过一次薄铜的线路板上涂覆一层抗电镀覆盖膜，具体地说，该抗电镀覆盖膜为湿膜(即液态感光油墨)、黑油膜、UV线路油膜或干膜(即干性感光薄膜)，它们均有成熟产品可供选用，本例中，抗电镀覆盖膜为湿膜。
涂覆湿膜后，将制作的正片贴到湿膜上，该正片为仅含有用户要求的线路图形的所有金属孔及金属孔焊盘的感光正片。贴有正片的线路板经曝光和显影处理后形成一次线路，显露出线路图形的所有金属孔的铜面，所有需电镀的面积仅占整个线路图形的10％左右。
2、对线路图形进行检查后，对显露出线路图形的所有金属孔的孔壁及孔环电镀铜、锡，其中铜作为孔镀层的结构组成部分，而锡则作为抗蚀层，保护电镀层不被蚀刻掉。电镀铜、锡后用NAOH溶液将覆盖膜退除。由于受镀面积减少了90％，因此大大减少了铜、锡的用量。
3、在退膜后的线路板上全覆盖一层抗蚀刻覆盖膜，与步骤1中的抗电镀覆盖膜略有不同的是，该覆盖膜可以是湿膜、黑油膜、蓝油膜或干膜，本例中，抗蚀刻覆盖膜为湿膜。然后将制作的负片贴到湿膜上，所述负片为含有所有用户线路图形的感光负片。贴有负片的线路板经曝光和显影后形成二次线路，显露出所有非线路图形部分的铜面。
4、对线路进行检查后用常规蚀刻方法蚀刻，把非线路部分，即非导体部分的铜溶掉，而保留线路部分，然后进行退膜和退锡。
5、经常规的阻焊、曝光、显影、印刷元件符号(或根据产品要求选择相应工序)、喷锡、防氧化处理(OSP)、或沉金及外形加工等步骤制成仅在金属孔部位电镀铜、锡的线路板成品。
Claims (8)
1.一种由无覆铜的绝缘基板直接制作线路板的方法，其特征在于，该方法包括：
a、在绝缘基板上按设计的电子线路的孔位钻孔；
b、将钻孔后的绝缘基板表面粗化后进行全板沉薄铜处理，使铜沉积于基板表面及孔壁上；
c、将沉铜后的板进行全板电镀铜处理，使基板表面及孔壁的铜层加厚到所要求的厚度；
d、在电镀铜后的镀铜板上印制导电图形，完成线路板的制作。
2.一种由无覆铜的绝缘基板直接制作线路板的方法，其特征在于，该方法包括：
e、在绝缘基板上按设计的电子线路的孔位钻孔；
f、将钻孔后的绝缘基板表面粗化后进行全板沉厚铜处理，使铜沉积于基板表面及孔壁上；
g、在沉厚铜后的镀铜板上印制导电图形，完成线路板的制作。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的绝缘基极为可制作线路板的无覆铜板。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的绝缘基板为环氧树脂玻璃布基板、塑料板、酚醛树脂板、纸基板中的一种。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)中，沉薄铜的铜层厚度为0.3～0.5微米。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(f)中，沉厚铜的铜层厚度为1.0～1.5微米。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(d)中，所述的印制导电图形的工艺为常规工艺中的任一种。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(g)中，所述的印制导电图形的工艺为常规工艺中的任一种。
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